plc在變電站變壓器自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用

目錄摘要 IAbstract II第1章緒論 1第2章變壓器冷卻限制裝置的功能和限制方法 22.1電力變壓器運(yùn)行規(guī)程中關(guān)于冷卻限制的規(guī)定 22.1.1對(duì)變壓器冷卻裝置的要求 22.1.2變壓器溫度限值 22.1.3強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻變壓器的運(yùn)行條件 22.2變壓器冷卻自動(dòng)限制裝置功能模塊設(shè)計(jì) 3第3章變壓器冷卻自動(dòng)限制裝置的硬件設(shè)計(jì) 53.1電氣元件及在裝置中的應(yīng)用 53.1.1電動(dòng)機(jī)愛(ài)護(hù)器 53.1.2凝露溫度監(jiān)控器 53.1.3開(kāi)關(guān)器件 73.2可編程序限制器 73.2.1可編程序限制器的輸入輸出 73.2.2可編程序限制器的選擇 83.3裝置電氣連接 103.3.1電源監(jiān)控和凝露溫度監(jiān)控部分電氣接線 103.3.2冷卻器電動(dòng)機(jī)愛(ài)護(hù)限制電氣接線 12第4章變壓器冷卻自動(dòng)限制的軟件設(shè)計(jì) 194.1軟件總體設(shè)計(jì) 194.1.1投入計(jì)時(shí)處理、超時(shí)和切除計(jì)時(shí)處理 214.1.2投切推斷和投切處理 224.2監(jiān)視軟件總體設(shè)計(jì) 234.3串口設(shè)置和打開(kāi) 244.4線程的建立及串口數(shù)據(jù)的讀取、解析和顯示 25結(jié)論 27致謝 28參考文獻(xiàn) 29摘要在變電站中，變壓器是實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的最基本、最重要的設(shè)備，對(duì)供電牢靠性有著重大的影響。變壓器在運(yùn)行中是有損耗的，一種是空載損耗，它與負(fù)荷大小無(wú)關(guān);另一種是負(fù)載損耗，與負(fù)載電流的平方成正比。變壓器運(yùn)行中產(chǎn)生的損耗將轉(zhuǎn)換為熱量散發(fā)出來(lái)，使變壓器繞組、鐵芯和變壓器油溫上升。變壓器的溫升影響它的帶負(fù)荷實(shí)力，同時(shí)會(huì)加速變壓器繞組和鐵芯所采納絕緣材料的老化，影響它的運(yùn)用壽命。變壓器運(yùn)行中所帶負(fù)荷隨時(shí)都在發(fā)生改變，這將使變壓器的損耗也隨之發(fā)生改變，從而造成變壓器油溫的改變；同時(shí)不管是一年四季環(huán)境氣溫的改變，還是每天晝夜氣溫的改變，也都造成了變壓器油溫的改變。為了保證變壓器平安，穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，要隨時(shí)檢測(cè)變壓器的油溫并由冷卻限制裝置限制冷卻器組運(yùn)行來(lái)限制變壓器油溫的改變，使其油溫維持在一個(gè)固定的范圍內(nèi)。但目前大型電力變壓器的冷卻限制仍舊主要采納傳統(tǒng)的繼電式限制方式，這種限制方式存在很多弊端：限制回路接線困難、牢靠性差、故障率較高、維護(hù)工作量大，造成冷卻器運(yùn)行不均衡，影響冷卻器組運(yùn)用壽命。本課題針對(duì)存在的問(wèn)題提出并研制了基于PLC的大型變壓器冷卻限制裝置。關(guān)鍵字：變壓器自動(dòng)化；冷卻限制裝置；損耗；PLC

AbstractInthesubstationtransformeristoachieveenergyconversionofthemostbasicandimportantequipment,hasamajorimpactonthereliabilityofpowersupply.Transformersinoperationislossy,ano-loadloss,ithasnothingtodowiththeloadsize;anotherloadlossisproportionaltothesquare,andtheloadcurrent.Lossesarisingfromtheoperationofthetransformerisconvertedtoheatthatcomesout,thetransformerwindings,coreandtransformeroiltemperaturerise.Effectoftemperatureriseofthetransformerwithitsloadcapacity,anditwillacceleratetheagingofthetransformerwindingsandcoreofinsulatingmaterialused,affectitslife.Transformerloadcarriedbyrunningallthetimechange,whichwillallowthetransformerlossesalsowillbechanged,resultinginthechangeoftransformeroil;simultaneouslythroughouttheyearregardlessofenvironmentaltemperaturechanges,orchangesintemperaturebetweendayandnighteveryday,alsocausedachangeinthetransformeroil.Inordertoensurethatthetransformersafe,stableandeconomicaloperation,thetransformeroiltobereadilydetectedbythecoolingcontroldevicetocontroltheoperationofthecontrolgroupcoolertransformeroilchanges,sothattheoiltemperatureismaintainedwithinafixedrange.Butthelargepowertransformercoolingcontrolisstillmainlytraditionalrelaycontrolmode,therearemanydrawbacksofthiscontrol:controlcircuitwiringcomplexity,poorreliabilityThispaperfocusesontheproblemsproposedanddevelopedalargetransformercoolingcontrolbasedonPLCdevices.Keywords:Transformerautomation;Coolingcontroldevices;Losses;PLC第1章緒論目前，已經(jīng)實(shí)際運(yùn)行的綜合自動(dòng)限制系統(tǒng)有：LAS系統(tǒng)、基于CAN/LON網(wǎng)的分散分布式變電站限制系統(tǒng)等，它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中取得了較好的成效，但也存在著技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的各種缺點(diǎn)。本文在研制智能型有載調(diào)壓變壓器監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展的大方向（即從集中限制型向分散（層）網(wǎng)絡(luò)型發(fā)展；從專用設(shè)備向平臺(tái)發(fā)展，中小變電站綜合自動(dòng)化中的自動(dòng)化設(shè)備有：可編程自動(dòng)化監(jiān)控裝置、可編程變壓器自動(dòng)化屏、可編程微機(jī)計(jì)量屏、可編程微機(jī)線路愛(ài)護(hù)屏、可編程微機(jī)同期系統(tǒng)、可編程中心信號(hào)屏、可編程電容屏、可編程微機(jī)直流電源系統(tǒng)等均應(yīng)用了PLC為其智能化單元，并且都能夠掛網(wǎng)運(yùn)行，便利地實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)、遙控功能，取代了傳統(tǒng)的RTU。眾所周知電力變壓器是發(fā)電廠和變電所的最重要設(shè)備之一。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和電壓等級(jí)的提高，在電能輸送過(guò)程中，電壓轉(zhuǎn)換層次有增多的趨勢(shì)，要求系統(tǒng)中的變壓器總量己由過(guò)去的5—7倍發(fā)電總?cè)萘浚黾拥?—10倍發(fā)電總?cè)萘?。因此，變壓器能否正常運(yùn)行對(duì)于電力系統(tǒng)的平安穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用[1]。變壓器的效率雖然很高，但系統(tǒng)中每年變壓器總的電能耗仍舊是一個(gè)相當(dāng)大的數(shù)目。變壓器的損耗主要是銅耗和鐵耗，而這些損耗最終均轉(zhuǎn)化為熱量，從而使變壓器的油溫柔鐵心溫度上升。變壓器的銅耗和鐵耗產(chǎn)生的熱量主要以傳導(dǎo)和對(duì)流的方式向外擴(kuò)散，變壓器運(yùn)行時(shí)，各部分的溫度分布極不勻稱。分析與測(cè)試均表明，變壓器產(chǎn)生的熱量80%以上集中于繞組和鐵心，它干脆影響著變壓器的出力。通過(guò)計(jì)算以及運(yùn)行實(shí)踐證明，變壓器最熱點(diǎn)溫度維持在98℃以下時(shí)，變壓器能獲得正常運(yùn)用年限（20—30年）。依據(jù)探討，變壓器繞組每上升6℃，運(yùn)用年限將縮短一半，此即所謂的絕緣老化6℃規(guī)則?？梢?jiàn)，溫度對(duì)變壓器的運(yùn)用壽命有著至關(guān)重要的影響。分析與計(jì)算表明，變壓器損耗的增加與其額定容量的3/4次方成比例，而冷卻表面的增加只與額定容量的1/2次方成比例?？梢?jiàn)，變壓器的容量越大，其散熱問(wèn)題就越突出。因此，如何使變壓器最大限度地散熱，是變壓器生產(chǎn)廠家的重要課題，也是電力部門(mén)在生產(chǎn)運(yùn)行中須要特殊關(guān)注的問(wèn)題。因此要對(duì)變壓器進(jìn)行冷卻限制。第2章變壓器冷卻限制裝置的功能和限制方法2.1電力變壓器運(yùn)行規(guī)程中關(guān)于冷卻限制的規(guī)定在變壓器冷卻限制裝置的設(shè)計(jì)中參考了電力變壓器運(yùn)行規(guī)程（DL/T572-95）中關(guān)于強(qiáng)迫油循環(huán)電力變壓器冷卻裝置及運(yùn)行條件的規(guī)定，規(guī)定如下：對(duì)變壓器冷卻裝置的要求1.要求油浸式變壓器本體的冷卻裝置、溫度測(cè)量裝置等應(yīng)符合GB6451的要求。2.按制造廠的規(guī)定安裝全部冷卻裝置。3.強(qiáng)油循環(huán)的冷卻系統(tǒng)必需有兩個(gè)獨(dú)立的工作電源并能自動(dòng)切換。當(dāng)工作電源發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)自動(dòng)投入備用電源并發(fā)出音響或燈光信號(hào)。4.強(qiáng)油循環(huán)變壓器，當(dāng)切除故障冷卻器時(shí)應(yīng)發(fā)出音響或燈光信號(hào)，并自動(dòng)（水冷的可手動(dòng)）投入備用冷卻器。5.風(fēng)扇、水泵及油泵的附屬電動(dòng)機(jī)應(yīng)有過(guò)負(fù)荷、短路及斷相愛(ài)護(hù)；應(yīng)有監(jiān)視油泵電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的裝置。6.強(qiáng)油循環(huán)冷卻的變壓器，應(yīng)按溫度和（或）負(fù)載限制冷卻器的投切。2.1.2變壓器溫度限值強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器頂層油溫一般不應(yīng)超過(guò)表2.1的規(guī)定（制造廠有規(guī)定的按制造廠規(guī)定）。當(dāng)冷卻介質(zhì)溫度較低時(shí)，頂層油溫也相應(yīng)降低[2]。表2.1油浸式變壓器頂層油溫一般限值冷卻方式冷卻介質(zhì)最高溫度最高頂層油溫強(qiáng)迫油循環(huán)40852.1.3強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻變壓器的運(yùn)行條件強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻變壓器運(yùn)行時(shí)，必需投入冷卻器?？蛰d和輕載時(shí)不應(yīng)投入過(guò)多的冷卻器（空載狀態(tài)下允許短時(shí)不投）。各種負(fù)載下投入冷卻器的相應(yīng)臺(tái)數(shù)，應(yīng)按制造廠的規(guī)定。按溫度和（或）負(fù)載投切冷卻器的自動(dòng)裝置應(yīng)保持正常。強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器投運(yùn)時(shí)應(yīng)逐臺(tái)投入冷卻器,并按負(fù)載狀況限制投入冷卻器的臺(tái)數(shù)。強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器，當(dāng)冷卻系統(tǒng)故障切除全部冷卻器時(shí)，允許帶額定負(fù)載運(yùn)行20分鐘[3]。2.2變壓器冷卻自動(dòng)限制裝置功能模塊設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的變壓器冷卻限制裝置的核心是PLC，裝置的大多數(shù)功能通過(guò)可編程序限制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，依據(jù)冷卻限制裝置的功能設(shè)計(jì)，以PLC為核心，整個(gè)限制裝置主要設(shè)計(jì)4個(gè)功能模塊組成，如圖2-1所示圖2-1冷卻限制裝置功能塊框圖變壓器冷卻限制裝置的限制功能通過(guò)電源監(jiān)視限制、冷卻器投切愛(ài)護(hù)、凝露溫度監(jiān)控、就地限制與顯示、通訊、上位計(jì)算機(jī)監(jiān)視六個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn)，功能模塊的實(shí)現(xiàn)方法和作用簡(jiǎn)要介紹如下：電源監(jiān)視限制模塊。模塊通過(guò)小型電壓繼電器監(jiān)視兩路獨(dú)立電源的狀態(tài)（兩路獨(dú)立電源為冷卻裝置供電），推斷電源是否缺相，由兩個(gè)斷路器限制電源的投切；將兩路電源的故障信號(hào)和斷路器協(xié)助節(jié)點(diǎn)所反映的電源工作狀態(tài)信號(hào)送入可編程序限制器，經(jīng)可編程序限制器綜合推斷產(chǎn)生限制電源投切的限制吩咐，由斷路器執(zhí)行電源投切動(dòng)作。冷卻器投切愛(ài)護(hù)模塊。模塊采納溝通接觸器限制冷卻器的投入和切除，自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)和電動(dòng)機(jī)愛(ài)護(hù)器協(xié)作實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇和潛油泵電動(dòng)機(jī)的短路、過(guò)載、堵轉(zhuǎn)和缺相愛(ài)護(hù)?？删幊绦蛳拗破鞑杉儔浩鳒囟刃盘?hào)、運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)、油流繼電器反映的冷卻器油流狀態(tài)信號(hào)、反映電動(dòng)機(jī)故障狀態(tài)的空氣開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)和溝通接觸器狀態(tài)信號(hào)，由可編程序限制器依據(jù)送入的這些信號(hào)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)、油流和接觸器故障的推斷和定位并產(chǎn)生投切冷卻器的限制吩咐，由溝通接觸器執(zhí)行投切動(dòng)作[4]。凝露溫度監(jiān)控模塊。模塊采納凝露溫度監(jiān)控器對(duì)環(huán)境的溫度、濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)濕度達(dá)到設(shè)定值后其凝露負(fù)載輸出接通，信號(hào)送到可編程序限制器，由限制器決策定時(shí)投運(yùn)全部風(fēng)冷卻器；同時(shí)濕度達(dá)到設(shè)定值時(shí)限制裝置能啟動(dòng)冷卻限制裝置箱體內(nèi)的加熱裝置，為限制裝置箱體除濕；溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)啟動(dòng)裝置箱體內(nèi)風(fēng)扇，給限制裝置散熱。通訊模塊。通訊模塊通過(guò)PLC上的RS485口經(jīng)串口長(zhǎng)線延長(zhǎng)器與遠(yuǎn)方的上位計(jì)算機(jī)通信，定期的將變壓器、冷卻器和冷卻限制裝置的運(yùn)行信息、故障信息通過(guò)串口傳送到上位計(jì)算機(jī)。

第3章變壓器冷卻自動(dòng)限制裝置的硬件設(shè)計(jì)變壓器冷卻器限制裝置要用到諸如可編程序限制器、凝露溫度監(jiān)控器、接觸器等電氣元件，本章我們介紹冷卻限制裝置設(shè)計(jì)中用到的主要電氣元件及其在限制裝置中的應(yīng)用，裝置的電氣連接。3.1電氣元件及在裝置中的應(yīng)用3.1.1電動(dòng)機(jī)愛(ài)護(hù)器變壓器冷卻限制裝置采納GDH系列電動(dòng)機(jī)愛(ài)護(hù)器與自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)組合實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的缺相、過(guò)負(fù)荷、堵轉(zhuǎn)和短路愛(ài)護(hù)。GDH系列電動(dòng)機(jī)愛(ài)護(hù)器集缺相、過(guò)流、堵轉(zhuǎn)愛(ài)護(hù)為一體，具有工作靈敏牢靠、安裝便利、故障率低等優(yōu)點(diǎn)，是替代熱繼電器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)愛(ài)護(hù)的志向換代產(chǎn)品。3.1.2凝露溫度監(jiān)控器凝露溫度監(jiān)控器是監(jiān)視工作環(huán)境濕度、溫度，當(dāng)濕度、溫度達(dá)到設(shè)定值能啟動(dòng)用戶連接的凝露負(fù)載和控溫負(fù)載的一種自動(dòng)化工業(yè)儀器[10]。我們?cè)O(shè)計(jì)的冷卻限制裝置采納LWK－D2（TH）型凝露溫度監(jiān)控器，它具有兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的工作單元：凝露限制單元一個(gè)，溫度限制單元一個(gè)?？蓪?duì)環(huán)境的溫度濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)限制，自動(dòng)起動(dòng)負(fù)載，保證溫度指標(biāo)符合工作標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)具有體積小、平安性高、外形美觀、加熱效率高、加熱效果好、防潮、防凝露和低溫加熱性能優(yōu)越的特點(diǎn)。電氣連接如圖3.1所示：圖3.1凝露溫度監(jiān)控器電氣圖安裝方式：（1）基座式：將8芯繼電器座固定在35mm導(dǎo)軌或通過(guò)安裝螺孔干脆固定在安裝板上。（2）嵌入式：在安裝面板上開(kāi)具45＋0.5×45＋0.5mm2孔，通過(guò)安裝支架將限制器固定在面板上凝露溫度監(jiān)控器的端子1、2連接溫度傳感器，5、6連接凝露傳感器，3、4連接控溫負(fù)載，7、8連接凝露負(fù)載，11、12連接溝通220V電源。LWK－D2（TH）型凝露溫度監(jiān)控器的工作原理是：監(jiān)控器通過(guò)凝露傳感器和溫度傳感器對(duì)工作環(huán)境的濕度、溫度等指標(biāo)長(zhǎng)期自動(dòng)檢測(cè)、采樣；當(dāng)工作環(huán)境有凝露產(chǎn)生的可能時(shí)，能自動(dòng)推斷并瞬間啟動(dòng)凝露負(fù)載；工作環(huán)境溫度高于設(shè)定溫度值時(shí)，相應(yīng)的控溫負(fù)載也將開(kāi)啟；環(huán)境溫濕度低于設(shè)定要求時(shí)才停止工作，重新進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，如此自動(dòng)循環(huán)。在冷卻限制裝置中凝露溫度監(jiān)控器監(jiān)視環(huán)境的溫度、濕度，有凝露產(chǎn)生的可能時(shí)，啟動(dòng)裝置箱體內(nèi)的加熱裝置，同時(shí)將“凝露”信號(hào)送到PLC用于推斷啟動(dòng)冷卻器；當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定值，將裝置箱內(nèi)風(fēng)扇啟動(dòng)，為限制裝置散熱[5]。3.1.3開(kāi)關(guān)器件變壓器冷卻限制裝置中要用到斷路器、接觸器、空氣開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等。這些器件主要選用施奈德公司的產(chǎn)品，施奈德公司的產(chǎn)品功能卓越、具有較高的平安穩(wěn)定性和電氣統(tǒng)一性。裝置選用繼電器和開(kāi)關(guān)的名稱和型號(hào)規(guī)格如下：（1）斷路器，型號(hào)：NS-100,3P,AC380V（2）接觸器，型號(hào)：CA2-DN22Q5C（3）接觸器，型號(hào)：LC1,32A,AC220V（4）空氣開(kāi)關(guān)，型號(hào)：GV2-M20,13-18A,400V（5）空氣開(kāi)關(guān)分勵(lì)線圈,型號(hào)：AS225,AC220V（6）空氣開(kāi)關(guān)協(xié)助節(jié)點(diǎn)，型號(hào)：LA1-DN22（7）小型繼電器，型號(hào)：MAX7A,AC250V（8）信號(hào)繼電器，型號(hào)：DX－8，0.025A（9）中間繼電器，型號(hào)：MAXDC220V（10）轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，型號(hào)：LW5-15D7612/9（11）熔斷器，型號(hào)：RT18-32,32A由于所用繼電器和開(kāi)關(guān)器件種類(lèi)和型號(hào)較多，在此不一一介紹。在本章“冷卻限制裝置電氣接線”一節(jié)中，結(jié)合詳細(xì)實(shí)現(xiàn)電路介紹其在變壓器冷卻限制裝置中的運(yùn)用和作用。3.2可編程序限制器在以可編程序限制器為核心的變壓器冷卻限制裝置中，輸入、輸出通過(guò)可編程序限制器連接起來(lái)，構(gòu)成完整的限制系統(tǒng)。輸入為可編程序限制器供應(yīng)完成限制功能所必需的數(shù)字量、模擬量；可編程序限制器采樣輸入，執(zhí)行編制的程序，依據(jù)程序設(shè)計(jì)對(duì)所采集信息進(jìn)行綜合分析、推斷并作出決策，產(chǎn)生數(shù)字量、模擬量輸出，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器件，完成限制功能[6]。3.2.1可編程序限制器的輸入輸出依據(jù)變壓器冷卻限制裝置的功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合冷卻限制裝置的設(shè)備選型，可以確定可編程序限制器輸入/輸出的來(lái)源或者去向及輸入/輸出的性質(zhì)和數(shù)量。表3.1中給出了可編程序限制器的輸入/輸出名稱，輸入來(lái)源和輸出去向以及輸入/輸出的性質(zhì)及數(shù)量，從表可知可編程序限制器共有36路數(shù)字量輸入和23路數(shù)字量輸出。輸入/輸出性質(zhì)及點(diǎn)數(shù)的確定特別重要，成為可編程序限制器選型的一項(xiàng)重要指標(biāo)，可編程序限制器連同其輸入/輸出模塊必需滿意輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的要求。表3.1可編程序限制器的輸入輸出輸入/輸出名稱來(lái)源/去向性質(zhì)及數(shù)量“自動(dòng)”工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)1路數(shù)字輸入“手動(dòng)”工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)1路數(shù)字輸入“主/輔”電源選擇撥碼開(kāi)關(guān)1路數(shù)字輸入Ⅰ、Ⅱ電源正常電源檢測(cè)繼電器2路數(shù)字輸入Ⅰ、Ⅱ路電源投入斷路器協(xié)助觸點(diǎn)2路數(shù)字輸入輸三側(cè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)三側(cè)開(kāi)關(guān)協(xié)助觸點(diǎn)1路數(shù)字輸入入切除冷卻器溫度溫度繼電器1路數(shù)字輸入投入冷卻器溫度溫度繼電器1路數(shù)字輸入報(bào)警溫度溫度繼電器1路數(shù)字輸入凝露狀態(tài)凝露溫度繼電器1路數(shù)字輸入油流狀態(tài)油流繼電器8路數(shù)字輸入電動(dòng)機(jī)狀態(tài)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)8路數(shù)字輸入風(fēng)冷卻器的投入狀態(tài)限制風(fēng)冷卻器接觸器8路數(shù)字輸入合計(jì)36路數(shù)字輸入冷卻器的投入信號(hào)限制風(fēng)冷卻器接觸器8路數(shù)字輸出輸冷卻器故障信號(hào)指示裝置8路數(shù)字輸出出冷卻器故障類(lèi)型指示裝置3路數(shù)字輸出電源分信號(hào)限制電源斷路器分輸入1路數(shù)字輸出電源合信號(hào)限制電源斷路器合輸入2路數(shù)字輸出掉三側(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)變壓器限制屏1路數(shù)字輸出合計(jì)23路數(shù)字輸出3.2.2可編程序限制器的選擇依據(jù)變壓器冷卻限制裝置對(duì)可編程序限制器限制功能、輸入/輸出性質(zhì)及點(diǎn)數(shù)，存儲(chǔ)容量的要求，綜合考慮性能、牢靠性、價(jià)格等方面的因素，我們選用西門(mén)子S7－200型PLC作為冷卻限制裝置的限制器?？删幊绦蛳拗破鞯倪x型，主要從以下幾個(gè)方面考慮:限制功能。所選擇PLC能最大限度的滿意限制系統(tǒng)的限制功能是選擇PLC時(shí)首先考慮的問(wèn)題。S7-200型PLC代替了很多定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、繼電器所實(shí)現(xiàn)的功能，該P(yáng)LC具有位邏輯、計(jì)數(shù)、定時(shí)、移位循環(huán)、比較、數(shù)字運(yùn)算等指令，同時(shí)支持子程序和中斷，能通過(guò)串口完成通訊，在限制功能方面，S7-200型PLC能滿意冷卻限制裝置的功能需求[37]。輸入/輸出性質(zhì)及點(diǎn)數(shù)要求。我們選用CPU224（14數(shù)字輸入/10繼電器輸出），CPU有內(nèi)部電源可以為CPU自身，擴(kuò)展模塊和其他用電設(shè)備供應(yīng)5V和24V直流電源。同時(shí)采納如下擴(kuò)展模塊，EM221（16路數(shù)字輸入），EM222（8繼電器輸出），EM223（8數(shù)字輸入/8繼電器輸出），共38路數(shù)字量輸入和26路輸出。擴(kuò)展模塊通過(guò)與CPU連接的總線連接電纜取得5V直流電源。不同規(guī)格的CPU供應(yīng)的電源容量不同，須要依據(jù)實(shí)際應(yīng)用就電源容量進(jìn)行規(guī)劃計(jì)算，如表3.2所示：表3.2PLC電源計(jì)算CPU電源預(yù)算5V直流24V直流CPU224AC/DC繼電器660mA280mA減去以下電源需求減去以下電源需求系統(tǒng)要求5V直流24直流EM221,5V電源需求70mAEM222,5V電源需求40mAEM223,5V電源需求80mACPU224,14輸入14*4=56mACPU224,10繼電器線圈10*9=90mAEM221,16輸入16*4=64mAEM222,8繼電器線圈8*9=72mAEM223,8輸入8*4=32mAEM223,8繼電器線圈8*9=72mA總需求190mA386mA總電壓差額剩470mA缺106mA從表中電源計(jì)算可以看出，裝置須要額外供應(yīng)24V直流電源，需加裝直流電源后系統(tǒng)才能正常工作。在輸入/輸出性質(zhì)及點(diǎn)數(shù)要求方面，采納上面提到的CPU和擴(kuò)展模塊能滿意裝置的要求[7]。存儲(chǔ)容量。CPU224具有8192字節(jié)的程序存儲(chǔ)器和5120字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，能滿意程序編寫(xiě)對(duì)存儲(chǔ)容量的要求。從電源和帶負(fù)載實(shí)力方面考慮。S7－200型PLC適合運(yùn)行于額定電壓為120～220V溝通電源的場(chǎng)合，在變電站能供應(yīng)220V溝通電源；輸出為繼電器輸出，繼電器觸點(diǎn)的電位對(duì)電源和輸入是隔離的，可以將各種不同的負(fù)載連接到繼電器輸出。S7－200型PLC滿意了電源和帶負(fù)載實(shí)力的要求。平安牢靠性方面。變壓器冷卻限制裝置安裝地點(diǎn)電磁環(huán)境困難，對(duì)設(shè)備的平安牢靠性提出了更高的要求。所選擇的PLC在滿意前文所述指標(biāo)的前提下，平安牢靠性問(wèn)題是我們最關(guān)注的，因?yàn)槔鋮s限制裝置能否牢靠運(yùn)行將干脆影響變壓器的牢靠運(yùn)行。西門(mén)子S7-200型PLC具有較強(qiáng)的抗振性，及很強(qiáng)的電磁兼容性（EMC），并完全符合各項(xiàng)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠應(yīng)用于各種氣候條件。運(yùn)用簡(jiǎn)潔便利，并且模塊不須要太多的附件和放置空間，使得限制柜的體積變得更??；不易于磨損，節(jié)約維護(hù)費(fèi)用；編程特別簡(jiǎn)潔，此外S7－200型PLC價(jià)格相對(duì)較低，降低了限制裝置的成本。我們綜合考慮限制功能、存儲(chǔ)容量和輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、電源和帶負(fù)載實(shí)力、平安牢靠性方面及安裝運(yùn)用等各個(gè)方面，選用S7－200型PLC作為限制裝置的限制器，能從各個(gè)方面滿意我們的限制要求[8]。3.3裝置電氣連接3.3.1電源監(jiān)控和凝露溫度監(jiān)控部分電氣接線冷卻系統(tǒng)由兩路電源供電，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)選擇一路為“主”電源，一路為“輔”電源，電源監(jiān)視限制部分的作用是，監(jiān)視兩路電源的狀態(tài)，并將電源狀態(tài)信號(hào)送入可編程序限制器；同時(shí)接受可編程序限制器的限制吩咐，通過(guò)斷路器動(dòng)作選擇一路電源為裝置供電。凝露溫度監(jiān)控器可以實(shí)時(shí)監(jiān)視環(huán)境的溫度、濕度，條件達(dá)到時(shí)可以啟動(dòng)凝露負(fù)載、溫度負(fù)載，對(duì)可能產(chǎn)生的凝露、超溫狀況實(shí)行應(yīng)對(duì)措施。電源監(jiān)控和凝露溫度監(jiān)控部分電氣接線原理如圖3.2所示：在圖3.2所示線路中，小型電壓繼電器1YJ、2YJ、3YJ的線圈分別連接電源1的三相X1、X2和X3負(fù)責(zé)監(jiān)視電源1的狀態(tài)，三個(gè)電壓繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)后連接中間繼電器1ZJ的勵(lì)磁線圈。電源各相均正常時(shí)小型繼電器1YJ、2YJ和3YJ的常開(kāi)觸點(diǎn)都閉合，中間繼電器1ZJ的線圈勵(lì)磁，1ZJ常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；1ZJ的常開(kāi)觸點(diǎn)連接可編程序限制的輸入端，送入電源狀態(tài)信號(hào)。小型電壓繼電器4YJ、5YJ、6YJ和中間繼電器2ZJ的協(xié)作實(shí)現(xiàn)對(duì)電源2的監(jiān)視，接線和工作原理與電源1的監(jiān)視電路類(lèi)似。圖3.2電源監(jiān)視限制接線圖中間繼電器1ZJ的觸點(diǎn)負(fù)責(zé)為斷路器和凝露溫度監(jiān)控器供應(yīng)電源，當(dāng)電源1正常時(shí)，1ZJ的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)打開(kāi)，由電源1為斷路器和凝露溫度監(jiān)控器的工作供應(yīng)電源；當(dāng)電源1非正常時(shí)，1ZJ的常開(kāi)觸點(diǎn)打開(kāi)，常閉觸點(diǎn)閉合，由電源2為斷路器和凝露溫度監(jiān)控器供電。斷路器可執(zhí)行可編程序限制器輸出的電源選擇限制指令，為冷卻器組及限制裝置選擇一路電源。接觸器的A4為“分閘”輸入，A2為“合閘”輸入，“分閘”輸入具有更高的優(yōu)先級(jí)，即兩輸入端都為有效狀態(tài)時(shí)，斷路器優(yōu)先執(zhí)行“分閘”動(dòng)作。接觸器的主觸頭分別連接兩電源和變壓器冷卻裝置的電源進(jìn)線，輸入端連接可編程序限制器的輸出和斷路器常閉協(xié)助觸點(diǎn)的組合。圖中Q3.4為限制2JC的“合閘”信號(hào)，Q3.5為限制1JC的“合閘”信號(hào)，Q3.6為限制1JC和2JC的“分閘”信號(hào)。2JC的常閉協(xié)助觸點(diǎn)和Q3.4串聯(lián)接入1JC的“合”輸入端可以防止兩電源同時(shí)投入，因?yàn)?JC處于“合閘”狀態(tài)時(shí)，電源2供電，其常閉協(xié)助觸點(diǎn)打開(kāi)，1JC的“合閘”輸入端處于無(wú)信號(hào)的狀態(tài)，電源2不能投入。同理1JC的常閉協(xié)助觸點(diǎn)和Q3.5串聯(lián)接入2JC的“合閘”輸入端可以防止電源同時(shí)投入的狀況發(fā)生。凝露溫監(jiān)控器的工作原理已經(jīng)介紹過(guò)。圖中ch11為溫度傳感器，ch12為濕度傳感器；WCG為冷卻限制裝置箱體內(nèi)的加熱裝置。3ZJ為中間繼電器的勵(lì)磁線圈，WCG和3ZJ連接到凝露溫度監(jiān)控器的“凝露負(fù)載”輸出；D為風(fēng)冷限制裝置箱體內(nèi)的風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)，連接到凝露溫度監(jiān)控器的“溫度負(fù)載”輸出；id為冷卻限制裝置箱體的照明裝置，一端連冷卻限制裝置的電源，N連接限制裝置電源的中線。中間繼電器3ZJ的勵(lì)磁線圈連接到凝露監(jiān)控器的“凝露負(fù)載”輸出，當(dāng)環(huán)境濕度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，“凝露負(fù)載”輸出接通，中間繼電器3ZJ勵(lì)磁，其常開(kāi)觸點(diǎn)連接到可編程序限制器的輸入，為可編程序限制器供應(yīng)凝露信號(hào)。冷卻限制裝置箱體內(nèi)的加熱裝置WCG連接凝露監(jiān)控器的“凝露負(fù)載”輸出，當(dāng)環(huán)境濕度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，凝露負(fù)載接通，加熱裝置啟動(dòng)為限制裝置除濕，保證冷卻限制裝置的牢靠工作。冷卻限制裝置箱體內(nèi)的風(fēng)扇連接到凝露限制器的“溫度負(fù)載”輸出，為了保證冷卻限制裝置的牢靠工作，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，溫度負(fù)載將被接通，風(fēng)扇投入運(yùn)轉(zhuǎn)為冷卻限制裝置散熱。冷卻限制箱體內(nèi)的照明裝置id通過(guò)開(kāi)關(guān)K連接到電源，裝置箱體開(kāi)啟開(kāi)關(guān)K閉合，照明裝置點(diǎn)亮；箱體關(guān)閉照明裝置熄滅。3.3.2冷卻器電動(dòng)機(jī)愛(ài)護(hù)限制電氣接線本文設(shè)計(jì)的冷卻限制裝置可以限制8組冷卻器，每組冷卻器由3個(gè)風(fēng)扇和1個(gè)潛油泵組成。冷卻器愛(ài)護(hù)限制部分可以為冷卻器風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)和潛油泵電動(dòng)機(jī)供應(yīng)過(guò)載、堵轉(zhuǎn)和缺相愛(ài)護(hù)，并接受可編程序限制器的輸出指令，投/切冷卻器組。每組冷卻器愛(ài)護(hù)限制的接線是相同的，這里我們只繪出了一組冷卻器愛(ài)護(hù)限制的電氣接線原理圖，如圖3.3所示：圖3.3冷卻器愛(ài)護(hù)限制接線圖圖3.3所示線路中，1FS2、1FS4為一組冷卻器中風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)愛(ài)護(hù)器（一個(gè)風(fēng)扇1FS3未畫(huà)出），1FS1為潛油泵電動(dòng)機(jī)愛(ài)護(hù)器，1FS1、1FS2、1FS3、1FS4分別串接在冷卻裝置電源和冷卻器風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)和潛油泵電動(dòng)機(jī)之間。當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生過(guò)載、短路和缺相故障時(shí)，與之連接的電機(jī)愛(ài)護(hù)器的協(xié)助觸點(diǎn)閉合；1ZK為自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)愛(ài)護(hù)器1FS1、1FS2、1FS3和潛油泵電動(dòng)機(jī)愛(ài)護(hù)器1FS4的協(xié)助觸點(diǎn)并聯(lián)后連接到空氣開(kāi)關(guān)1ZK的勵(lì)磁線圈，當(dāng)任一電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)與之相連的電機(jī)愛(ài)護(hù)器的輸出觸點(diǎn)閉合，將使空氣開(kāi)關(guān)1ZK的線圈勵(lì)磁，使空氣開(kāi)關(guān)動(dòng)作。1BC為限制風(fēng)冷卻器投/切的接觸器，它的勵(lì)磁線圈連接可編程序限制器的輸出，可以接受可編程序限制器的限制指令，限制冷卻器投切。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)用于選擇是“手動(dòng)”、“自動(dòng)”投入冷卻器或處于“停止”狀態(tài)。端子連接以第一組端子為例，處于“自動(dòng)”狀態(tài)端子1、2接通，處于“手動(dòng)”操作狀態(tài)端子3、4接通。端子25、26、27、28連接在限制電源投切線路中。其余左側(cè)端子分別連接溝通和直流電源如圖所示；右側(cè)端子2、6、10連接PLC限制接觸器輸出電源側(cè)，端子3、7、11連接手動(dòng)限制冷卻器按鈕；30連接PLC的“自動(dòng)”輸入，31連接PLC的“手動(dòng)”輸入；剩余的右側(cè)端子連接PLC的故障輸出電源側(cè)。可編程序限制器的輸入輸出連接變壓器冷卻限制裝置的核心PLC由一個(gè)CPU模塊CPU224（14數(shù)字輸入/10繼電輸出），三個(gè)輸入輸出擴(kuò)展模塊，EM221（16路數(shù)字輸入），EM222（8繼電器輸出），EM223（8數(shù)字輸入/8繼電器輸出）組成，PLC從輸入端子采集信號(hào)，從輸出端子輸出限制信號(hào)，模塊的輸入輸出連接如下。CPU224的輸入輸出連接可編程序限制器的CPU模塊CPU224是整個(gè)裝置的核心，全部的程序和數(shù)據(jù)都在CPU模塊存儲(chǔ)，限制功能和限制決策由CPU模塊運(yùn)行做出，CPU224有14個(gè)24V數(shù)字直流輸入和10個(gè)繼電器輸出，CPU224輸入輸出連接如圖3.4所示：220V溝通電源通過(guò)電源輸入（L1，N）送入該模塊，模塊還可以向外供應(yīng)24V直流電源，從電源輸出（L＋，M）引出。輸入I0.0和I0.1連接轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，分別表示“自動(dòng)”、“手動(dòng)”操作，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在“手動(dòng)”位置時(shí)I0.0將有效，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在“手動(dòng)”位置時(shí)I0.1將有效。輸入I0.2～I(xiàn)0.6分別連接電源“主”、“輔”選擇開(kāi)關(guān)、中間繼電器1ZJ和2ZJ的常開(kāi)觸點(diǎn)、斷路器1JC和2JC的協(xié)助觸點(diǎn)。開(kāi)關(guān)1KG閉合，表示選擇1電源作為“主”電源；中間繼電器1ZJ、2ZJ閉合時(shí)，I0.3、I0.4將分別有效，表示1路、2路電源處于正常狀態(tài)；1JC、2JC接通，其協(xié)助觸點(diǎn)閉合，分別表示1路、2路電源投入。圖3.4CPU224輸入輸出連接變壓器三側(cè)開(kāi)關(guān)DL1、DL2、DL3的協(xié)助觸點(diǎn)串聯(lián)作為I0.7輸入。變壓器三側(cè)開(kāi)關(guān)全部打開(kāi)，協(xié)助觸點(diǎn)DL1、DL2、DL3全部閉合，該輸入為有信號(hào)狀態(tài)，表示三側(cè)開(kāi)關(guān)全部打開(kāi)。輸入I1.0、I1.1、I1.2分別連接3個(gè)溫度繼電器1WJ、2WJ、3WJ的常開(kāi)觸點(diǎn)，指示變壓器的頂層油溫，其中溫度繼電器1WJ整定為切除冷卻器溫度閾值，溫度繼電器2WJ整定為投入冷卻器溫度閾值，溫度繼電器3WJ整定為“告警”溫度。輸入I1.3連接中間繼電器3ZJ的一個(gè)觸點(diǎn)，中間繼電器3ZJ的勵(lì)磁線圈連接凝露監(jiān)控器的凝露負(fù)載，當(dāng)凝露溫度監(jiān)控器推斷發(fā)生凝露時(shí)，線圈勵(lì)磁，將凝露信號(hào)通過(guò)該輸入端送到PLC。1L、2L、3L分別連接到轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的1X31、2X31和3X31，處于“自動(dòng)”操作模式時(shí)分別為輸出Q0.0～Q0.3、Q0.4～Q0.6、Q0.7～Q1.1供應(yīng)電源。Q0.0～Q0.7這8路輸出分別連接限制8路限制冷卻器投切接觸器的勵(lì)磁線圈的一端，勵(lì)磁線圈的另一端連接到中線。接觸器勵(lì)磁線圈的電源端通過(guò)開(kāi)關(guān)還連接轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的1X41、2X41和3X41，處于“手動(dòng)”操作模式下，為勵(lì)磁線圈供應(yīng)電源，可以通過(guò)按鈕開(kāi)關(guān)手動(dòng)的投切冷卻器。Q0.0～Q0.7還連接信號(hào)指示燈，當(dāng)輸出有信號(hào)時(shí)，將接觸器線圈勵(lì)磁，接觸器動(dòng)作其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，將一組風(fēng)冷卻器投入運(yùn)行同時(shí)點(diǎn)亮風(fēng)冷卻器投入指示燈。EM223的輸入輸出連接擴(kuò)展模塊EM223的主要作用是擴(kuò)展CPU模塊的輸入輸出，它有8個(gè)24V直流數(shù)字輸入，8個(gè)繼電器輸出，輸入輸出連接如圖3.5所示：圖3.5EM223輸入輸出連接模塊的1M和2M端接地，L＋連接CPU224模塊的24V直流電源輸出，一方面為輸入I2.0～I(xiàn)2.7供應(yīng)電源，另一方面為繼電器輸出Q2.0～Q2.7的繼電器線圈供電。1L和2L分別連接轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的4X31和5X31在“手動(dòng)”和“自動(dòng)”工作模式下分別為輸出Q2.0～Q2.3和Q2.4～Q2.7的輸出負(fù)載供應(yīng)電源。冷卻限制裝置能限制8組冷卻器，8組冷卻器的油流繼電器1LJ～8LJ的常開(kāi)觸點(diǎn)連接24V直流電源和EM223的輸入I2.0～I(xiàn)2.7。一組冷卻器投入運(yùn)行，這組冷卻器中變壓器油流速正常，油流繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，對(duì)應(yīng)的輸入變?yōu)橛行盘?hào)狀態(tài)，變壓器油流不正常，對(duì)應(yīng)的輸入變?yōu)闊o(wú)信號(hào)狀態(tài)。輸出Q2.0～Q2.7連接冷卻器故障信號(hào)指示燈，指示燈的另一端連接中線。變壓器冷卻限制裝置具有故障定位功能，假如一組冷卻器的電動(dòng)機(jī)故障、油流或接觸器出現(xiàn)故障，對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈被點(diǎn)亮。同時(shí)該組信號(hào)燈與EM222的輸出協(xié)作可以確定是哪一組冷卻器出現(xiàn)何種故障。EM221和EM222的輸入輸出連接擴(kuò)展模塊EM221和EM222的作用是擴(kuò)展CPU模塊的輸入輸出，EM221有16個(gè)24V直流數(shù)字輸入，EM222有8個(gè)繼電器輸出，輸入輸出連接如圖3.6所示：圖3.6EM221和EM222輸入輸出連接模塊EM221的1M～4M端和EM222的M端接地，EM222的L＋連接24V直流電源，為繼電器輸出的繼電器線圈供電，由于受CPU24V直流電源供電容量的限制，須要額外供應(yīng)24V直流電源，可以通過(guò)加裝24V開(kāi)關(guān)電源解決。EM222的1L端連接6X31，在“手動(dòng)”和“自動(dòng)”工作模式下分別為輸出Q3.0～Q3.3的輸出負(fù)載供應(yīng)電源。2L連接7X31，7X31和輸出Q3.4、Q3.5、Q3.6連入電源限制電路。輸入I3.0～I(xiàn)3.7分別連接8組自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)1ZK～8ZK常開(kāi)協(xié)助觸點(diǎn)的一端，空氣開(kāi)關(guān)協(xié)助觸點(diǎn)的另一端連接24V直流電源。自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)與電動(dòng)機(jī)愛(ài)護(hù)器協(xié)作實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇和潛油泵電動(dòng)機(jī)的愛(ài)護(hù)，正常狀況下自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)的協(xié)助觸點(diǎn)打開(kāi)，當(dāng)冷卻器電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，協(xié)助觸點(diǎn)閉合，將各組冷卻器的電動(dòng)機(jī)故障信號(hào)送入可編程序限制器。輸入I4.0～I(xiàn)4.7分別連接限制冷卻器投切的8個(gè)溝通接觸器1BC～8BC的常開(kāi)協(xié)助觸點(diǎn)，溝通接觸器協(xié)助觸點(diǎn)的另一端連接24V直流電源。當(dāng)一只溝通接觸器閉合，接觸器限制的冷卻器投入工作，協(xié)助觸點(diǎn)閉合，信號(hào)送入可編程序限制器，表示對(duì)應(yīng)冷卻器投入工作。

第4章變壓器冷卻自動(dòng)限制的軟件設(shè)計(jì)4.1軟件總體設(shè)計(jì)可編程序限制器程序流程圖如圖4.1所示：圖4.1可編程序限制器流程程序流程介紹如下，首先進(jìn)行初始化，在PLC由停止到運(yùn)行的第一個(gè)運(yùn)行周期進(jìn)行初始化操作一次，初始化操作完成可編程序限制器通訊設(shè)置；清零程序中用到的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、故障標(biāo)記位、持續(xù)運(yùn)行時(shí)間和累積運(yùn)行時(shí)間存儲(chǔ)區(qū)，置位或復(fù)位程序中用到協(xié)助標(biāo)記位等。電源處理，依據(jù)“主”“輔”電源選擇標(biāo)記輸入，電源狀態(tài)和電源投入狀態(tài)輸入進(jìn)行綜合推斷，置位相應(yīng)的輸出位，為冷卻裝置選擇一路電源為裝置供電，假如沒(méi)有電源投入，則跳轉(zhuǎn)到停止處理。有電源投入，接下來(lái)進(jìn)行三側(cè)開(kāi)關(guān)處理。PLC推斷三側(cè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸入，三側(cè)開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)由無(wú)效變?yōu)橛行?，程序延時(shí)一段時(shí)間然后復(fù)位“允許投切”標(biāo)記位，延時(shí)的目的是讓變壓器停止工作后使冷卻器接著工作一段時(shí)間，使變壓器充分冷卻；“允許投切”標(biāo)記位無(wú)效時(shí)跳轉(zhuǎn)到停止處理；三側(cè)開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)無(wú)效，表示變壓器工作，置位“允許投切”標(biāo)記位假如允許投切，接下來(lái)進(jìn)行“手動(dòng)”、“自動(dòng)”或“停止”操作推斷，假如處于“停止”狀態(tài)，跳轉(zhuǎn)到停止處理；假如處于“手動(dòng)”，跳轉(zhuǎn)到計(jì)時(shí)超時(shí)處理；假如處于“自動(dòng)”狀態(tài)，則進(jìn)行“首次投入”推斷，這里的“首次投入”是說(shuō)冷卻器由“手動(dòng)”或“停止”轉(zhuǎn)換到“自動(dòng)”；假如是首次投入則須要進(jìn)行初始化投切處理，以肯定的時(shí)間間隔，依次投入5組冷卻器；否則干脆進(jìn)行投入計(jì)時(shí)處理。投入計(jì)時(shí)處理，切除計(jì)時(shí)處理。PLC程序采納定時(shí)器結(jié)合計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)的方式，冷卻器投入時(shí)就對(duì)投入冷卻器起先計(jì)時(shí)；冷卻器切除時(shí)，須要將此次運(yùn)行的的持續(xù)時(shí)間累加到累積運(yùn)行時(shí)間存儲(chǔ)區(qū)。投切推斷。PLC按有差值裕度的投、切溫度閥值的限制策略進(jìn)行投切推斷；冷卻器持續(xù)運(yùn)行時(shí)間計(jì)時(shí)到設(shè)定值，須要進(jìn)行一次切操作，將計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到的冷卻器切除；凝露溫度監(jiān)控器凝露負(fù)載接通并且持續(xù)超過(guò)設(shè)定時(shí)間，此時(shí)將進(jìn)行投操作，并且禁止切操作，將無(wú)故障冷卻器全部投入運(yùn)行。投處理，切處理。投處理操作從停止運(yùn)行的冷卻器中選取累積運(yùn)行時(shí)間最短的并置位投冷卻器輸出；切處理操作從運(yùn)行的冷卻器中選取持續(xù)運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的冷卻器復(fù)位投冷卻器輸出；在進(jìn)行投切處理后要延時(shí)投切一段時(shí)間使冷卻器動(dòng)作后變壓器油溫維持穩(wěn)定，避開(kāi)重復(fù)投切，延時(shí)投切同時(shí)還避開(kāi)了大沖擊電流的產(chǎn)生。停止處理。將投冷卻器輸出位復(fù)位，同時(shí)復(fù)位允許投切標(biāo)記位和計(jì)數(shù)器（協(xié)助計(jì)時(shí)）。手動(dòng)時(shí)計(jì)時(shí)超時(shí)處理，在手動(dòng)模式下不能自動(dòng)投切冷卻器，又由于受到計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)的限制，所以當(dāng)持續(xù)運(yùn)行時(shí)間計(jì)數(shù)器超設(shè)定值時(shí)將持續(xù)運(yùn)行時(shí)間計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值累加到累積運(yùn)行時(shí)間存儲(chǔ)區(qū)，持續(xù)運(yùn)行時(shí)間計(jì)數(shù)器清零重新起先計(jì)時(shí)。故障推斷。PLC可依據(jù)輸入的油流繼電器、空氣開(kāi)關(guān)和接觸器狀態(tài)，結(jié)合投切決策進(jìn)行故障定位和推斷，并將推斷的結(jié)果分別置位可編程序限制器發(fā)送緩沖區(qū)相應(yīng)的存儲(chǔ)位。冷卻器全停處理。冷卻器全停時(shí)允許帶額定負(fù)載運(yùn)行20分鐘，如20分鐘后頂層油溫尚未達(dá)到75℃，則允許上升到75℃，但這種狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)間超過(guò)1小時(shí)后，置位變壓器三側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘輸出，使變壓器停運(yùn)。通訊處理，PLC定期的將與冷卻器有關(guān)的變壓器運(yùn)行信息、電源狀態(tài)信息、冷卻器工作狀態(tài)信息、故障信息通過(guò)串口發(fā)送到上位計(jì)算機(jī)，上位計(jì)算機(jī)取得這些信息，監(jiān)視冷卻器運(yùn)行。4.1.1投入計(jì)時(shí)處理、超時(shí)和切除計(jì)時(shí)處理可編程序限制器采納定時(shí)器和計(jì)數(shù)器協(xié)作計(jì)時(shí)，定時(shí)器計(jì)時(shí)5分鐘＝3000×100ms，計(jì)數(shù)器對(duì)定時(shí)器計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)15天＝360小時(shí)＝4320個(gè)5分鐘。計(jì)時(shí)程序梯形圖如圖4.2所示：圖4.2投入計(jì)時(shí)梯形圖I0.4有信號(hào)表示一組冷卻器投入，T37起先計(jì)時(shí)（5分鐘），計(jì)時(shí)時(shí)間到T37輸出保持有效，T40起先計(jì)時(shí)，T37有效保持500mm后被復(fù)位，同時(shí)T40被復(fù)位，T40的作用是保持T37有效一段時(shí)間幫助C1計(jì)時(shí)。每5分鐘計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，M0.3恒為無(wú)效。PLC程序?qū)⒗鋮s器的累積運(yùn)行時(shí)間保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，C1計(jì)數(shù)到4320時(shí)（15天）C1變?yōu)橛行?，在“自?dòng)”時(shí)由投切推斷做出切冷卻器的決策，在手動(dòng)狀態(tài)時(shí)須要將計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值累加到累積運(yùn)行時(shí)間存儲(chǔ)區(qū)，將計(jì)數(shù)器復(fù)位重新起先計(jì)數(shù)。無(wú)論在“手動(dòng)”還是在“自動(dòng)”模式下，只要冷卻器被切除，就將計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值累加到累積運(yùn)行時(shí)間存儲(chǔ)區(qū)，并清空計(jì)數(shù)器重新起先計(jì)數(shù)。4.1.2投切推斷和投切處理投切推斷依據(jù)運(yùn)行條件做出是否進(jìn)行投切冷卻器操作的決策，然后由投切處理部分進(jìn)行投切處理操作。進(jìn)行投切推斷的依據(jù)是變壓器溫度結(jié)合有差值裕度的投切溫度閥值的限制策略，冷卻器持續(xù)運(yùn)行時(shí)間計(jì)時(shí)、冷卻器累積運(yùn)行時(shí)間計(jì)時(shí)和凝露監(jiān)控器發(fā)出的凝露信號(hào)。當(dāng)變壓器油溫低于設(shè)定的切溫度閥值時(shí)，進(jìn)行切冷卻器處理；溫度介于投溫度閥值和切溫度閥值之間時(shí)不進(jìn)行投切操作；當(dāng)溫度高于投溫度閥值時(shí)進(jìn)行投冷卻器處理；當(dāng)有冷卻器的持續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過(guò)設(shè)定值時(shí)，就須要進(jìn)行切冷卻器處理，由切處理部分將持續(xù)運(yùn)行時(shí)間到時(shí)的冷卻器切除；當(dāng)凝露信號(hào)有效并維持時(shí)間超過(guò)設(shè)定值時(shí)，將始終進(jìn)行投處理，將全部的冷卻器全部投入運(yùn)行，此時(shí)禁止進(jìn)行切處理操作直至全投冷卻器計(jì)時(shí)到時(shí)。冷卻器持續(xù)運(yùn)行時(shí)間到時(shí)執(zhí)行切除冷卻器和凝露全投冷卻器且投入計(jì)時(shí)到時(shí)后再由按溫度投、切的限制策略依據(jù)變壓器油溫進(jìn)行投切推斷。投處理操作是從未投入運(yùn)行的冷卻器中選取累積運(yùn)行時(shí)間最短的冷卻器投入運(yùn)行。選取累積運(yùn)行時(shí)間最短冷卻器的方法是：將一未投入冷卻器的組號(hào)和累積時(shí)間存入一個(gè)比較存儲(chǔ)區(qū)，然后將當(dāng)前存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)累積時(shí)間與下一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)冷卻器的累積運(yùn)行時(shí)間比較，如比較存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)時(shí)間較大，將當(dāng)前存儲(chǔ)區(qū)的冷卻器累積時(shí)間和組號(hào)存入比較存儲(chǔ)區(qū)，進(jìn)行下一此比較。最終依據(jù)比較存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的冷卻器組號(hào)將該組號(hào)的限制接觸器輸出位置位。切處理操作與投處理操作類(lèi)似，只是選取的是持續(xù)運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的冷卻器（計(jì)數(shù)器C1的值）。在進(jìn)行完投切操作后都須要復(fù)位一個(gè)投切等待標(biāo)記位，這個(gè)標(biāo)記位在投切完成后復(fù)位4秒鐘，短暫不允許投切，目的是使油溫改變并維持穩(wěn)定再進(jìn)按溫度投切，防止投入或切除過(guò)多的冷卻器。4.2監(jiān)視軟件總體設(shè)計(jì)上位計(jì)算機(jī)監(jiān)視軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4.3所示：首先進(jìn)行串口參數(shù)的設(shè)置，包括串口號(hào)、波特率、奇偶校驗(yàn)位、通訊位數(shù)和停止位數(shù)，然后打開(kāi)串口；串口參數(shù)的設(shè)置和打開(kāi)串口都有特地的函數(shù)。假如串口打開(kāi)不勝利，須要重新進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。串口打開(kāi)勝利后可以在監(jiān)視軟件的狀態(tài)欄顯示串口的各種信息。串口打開(kāi)勝利后，就要?jiǎng)?chuàng)建新的線程，新創(chuàng)建的線程的作用是等待串口事務(wù)發(fā)生。之所以創(chuàng)建新的線程，是因?yàn)樾聞?chuàng)建的線程和主線程并列運(yùn)行，可提高程序運(yùn)行的效率。假如串口中始終沒(méi)有數(shù)據(jù)，則接著等待。假如串口中有數(shù)據(jù)，則用讀串口函數(shù)將數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，然后對(duì)讀入數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。因?yàn)樽x串口函數(shù)不能一次將串口中的數(shù)據(jù)全部讀出，所以在PLC發(fā)送時(shí)就對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了標(biāo)示，上位監(jiān)視程序須要對(duì)讀入的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析才能確定發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)的詳細(xì)含義。接下來(lái)程序依據(jù)解析得到的數(shù)據(jù)刷新監(jiān)視軟件可視區(qū)域。然后程序又接著等待串口數(shù)據(jù)。圖4.3上位計(jì)算機(jī)監(jiān)視軟件流程4.3串口設(shè)置和打開(kāi)在對(duì)變壓器冷卻及限制裝置進(jìn)行監(jiān)視前必需進(jìn)行正確的串口的參數(shù)設(shè)置和打開(kāi)串口，并且串口參數(shù)的設(shè)置要和可編程序限制器參數(shù)的設(shè)置相匹配。監(jiān)視軟件通過(guò)對(duì)話框?qū)Υ趨?shù)，包括串口號(hào)、波特率、奇偶校驗(yàn)位、通訊位數(shù)和停止位數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如圖4.4所示：圖4.4串口參數(shù)設(shè)置對(duì)話框串口設(shè)置完成后通過(guò)監(jiān)視程序的菜單調(diào)用串口打開(kāi)函數(shù)將串口設(shè)置對(duì)話框中選擇的串口打開(kāi)，并調(diào)用串口設(shè)置函數(shù)設(shè)置串口參數(shù)。假如所選串口已經(jīng)打開(kāi)或串口不存在，軟件會(huì)通過(guò)對(duì)話框提示，須要重新設(shè)置串口參數(shù)。串口設(shè)置勝利后，在監(jiān)視軟件的狀態(tài)欄可以顯示串口的各種參數(shù)；假如串口未打開(kāi)或者打開(kāi)失敗，在狀態(tài)欄也會(huì)有顯示。假如短暫須要關(guān)閉串口，可以通過(guò)監(jiān)視軟件的菜單，調(diào)用串口關(guān)閉函數(shù)將串口關(guān)閉。4.4線程的建立及串口數(shù)據(jù)的讀取、解析和顯示監(jiān)視軟件創(chuàng)建一個(gè)新的事務(wù)線程，它負(fù)